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關(guān)鍵詞：
Lenze裝封箱機
9400HighLine
圓弧插補
- 摘要：基于全自動的開箱、裝箱、封箱理念，本文闡述了裝封箱機的工藝及技術(shù)難點，介紹了基于Lenze產(chǎn)品的解決方案，總結(jié)了Lenze 9400HighLine伺服控制器在驅(qū)動控制領(lǐng)域的優(yōu)勢。
1 前言
隨著社會的發(fā)展與科技的進步，物流包裝行業(yè)的自動化程度越來越高，原來需要幾個人十幾個人才能完成的任務(wù)，由于科技的注入，只需要一兩個人即可完成。裝封箱機，顧名思義即是把物品裝在箱子里并封好。本文所講的裝封箱機主要針對煙草行業(yè)，把成條的煙規(guī)則地自動裝進箱子里并封存好。該裝封箱機是在充分借鑒國內(nèi)外現(xiàn)有同類產(chǎn)品優(yōu)點的基礎(chǔ)上自主研發(fā)的新一代煙用條盒裝封箱設(shè)備，具有紙箱自動供給系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)等，可簡便實現(xiàn)大、小箱互換。
2 裝封箱機工藝簡介
裝封箱機在開始端分條煙和煙箱兩路工藝，煙箱通過AGV小車送到紙箱自動供應(yīng)站，通過抓取提升等操作把紙箱放到煙箱匯合點，同時通過兩軸插補把箱子打開并用機械手把箱口撐開等待條煙進箱，另一路為條煙通過條煙輸送帶送到條煙堆疊處進行堆疊，堆成5疊或10疊后通過推垛把條煙推進箱子。最后通過煙箱主推把煙箱運送出去，在這個過程中進行封口貼標等動作，流程見如下工藝流程圖。
在電氣控制方面，采用集中-分散控制的形式，邏輯關(guān)系的控制通過PLC完成，驅(qū)動定位等方面的程序通過Lenze伺服控制器9400HighLine來完成，以減少了編程人員的工作量，提高控制精度和靈活性。
3 Lenze解決方案及特點
本方案采用Lenze驅(qū)動產(chǎn)品，包括9400HighLine系列伺服控制器，8400StateLine變頻器及MCS伺服減速電機。其中，9400HighLine伺服控制器具有可視化自由編程，多種尋零模式及速度位置等模式切換等特點，可根據(jù)不同的工位及運動特點采用不同的功能模式。9400HighLine還可實現(xiàn)各種驅(qū)動控制方案，本方案根據(jù)應(yīng)用需要使用了9400HighLine定位、TP窗口、Cam、TP糾偏等功能。
堆疊機構(gòu)是將條煙輸入機構(gòu)送來的條煙，按五條一層、五層一垛的規(guī)律整理、碼垛，在機械結(jié)構(gòu)上通過減速機由舉升、開合、交接三個凸輪結(jié)構(gòu)組成， 其間接性工作制要求速度快、啟動平滑、停止穩(wěn)定。本系統(tǒng)采用9400HighLine的Cam功能，由于此工位是朝一個方向運行，時間久了會產(chǎn)生累計誤差，故需要TP糾偏功能來消除累計誤差。
提升和水平搬運使用Limit定位功能，上位機只需將控制器的位置值和啟動命令發(fā)送給9400HighLine，9400HighLine即可獨立運行到指定位置，大大減少上位機的編程任務(wù)。
推煙機構(gòu)是將條煙推入紙箱，由減速電機驅(qū)動鏈條滑車機構(gòu)完成推煙動作。推煙板由上下兩部分組成。推煙時，上下兩部分工作面平齊；回程時，下半部分向后翻折。保證回程時不會占用條煙堆疊所需的空間，以提高機器效率。
開箱動作是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵動作，它需要兩臺電機以插補的形式運行四分之一圓弧，如果速度過慢則生產(chǎn)效率太低而喪失了競爭優(yōu)勢，若速度過快則會把箱子拉破。箱子的搬運及開箱示意圖如下 ，在開箱過程中起點和終點均有一根軸在切線方向，這就導(dǎo)致了在正常速度下，切線方向上的那根軸的速度理論上將達到無窮大。為了解決這個問題，本方案采用雙凸輪結(jié)構(gòu)，X軸跟隨虛擬主軸運行一個五階多項式，使其在開始和結(jié)束過程均可慢速運行，而在中間則快速運行，這樣既保證了運行時間又防止了過沖現(xiàn)象。Y軸控制器跟隨X軸運行插補，走四分之一圓弧插補。
4 Lenze方案亮點
1) 獨立的運動控制解決方案，基本上所有的驅(qū)動控制算法及編程都可以在9400HighLine伺服控制器中實現(xiàn)，上位機只需簡單地給伺服控制器發(fā)送控制信息即可，大大減少了客戶的編程任務(wù)。
2) 靈活可視化的編程方式，伺服控制器的編程軟件Lenze Engineering采用CFC語言編程，編程直觀，操作方便，具有在線診斷及示波器等功能，在調(diào)試過程中能輕易的監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀態(tài)。
3) 可選多種通信接口， 8400系列變頻器支持CAN，ProfiBus，EtherCAT，EtherNET等多種通信協(xié)議，開放性廣。
4) 8400系列變頻器分為高中低三擋，基本上可覆蓋所有變頻器應(yīng)用。可根據(jù)客戶的需要進行定制化開發(fā)，節(jié)約了客戶成本。
5 展望
該裝封箱是專為煙草企業(yè)而設(shè)計的專用設(shè)備，系統(tǒng)速度為8箱/分鐘。在目前人工成本逐年走高的趨勢下，提高生產(chǎn)自動化水平成為各個行業(yè)爭先實現(xiàn)的目標，這意味著他們對生產(chǎn)設(shè)備的自動化依賴程度也將越來越高，而裝封箱機設(shè)備就是在這樣一個市場背景下應(yīng)運而生。本文所述裝封箱機只需對機械結(jié)構(gòu)稍作修改即可應(yīng)用到許多其它類似領(lǐng)域，也就是說，條形物品的裝箱應(yīng)用都會是此裝封箱機設(shè)備的潛在市場。
